高分子材料積分方程理論研究.pdf

1、關(guān)于材料微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)的研究,高分子積分方程理論具有獨(dú)特的優(yōu)勢,已成為化學(xué)與材料工程領(lǐng)域理論研究的熱點(diǎn)之一。本文基于統(tǒng)計力學(xué)原理,將高分子積分方程理論與高分子鏈構(gòu)象統(tǒng)計理論及靜電長程重整化處理方法相結(jié)合,提出了準(zhǔn)確獲取各類高分子體系分子內(nèi)及分子間相關(guān)函數(shù)的方法,同時基于相關(guān)函數(shù),進(jìn)一步研究了高分子體系的結(jié)構(gòu)及性質(zhì),主要研究內(nèi)容包括:
　　 1、全面分析了高分子參考作用點(diǎn)模型(polymer referenceinteract

2、ion site model,PRISM)積分方程理論的整體框架和構(gòu)建,深入討論了獲取分子內(nèi)結(jié)構(gòu)因子的不同模型、生成矩陣方法與實(shí)際高分子鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)系、求解方程閉合條件,詳細(xì)推導(dǎo)了高分子混合體系的靜電重整化方法,簡要給出了PRISM方程數(shù)值求解的有效計算方法與Fourier變換等數(shù)學(xué)技巧,為研究各類復(fù)雜高分子體系奠定了必要理論基礎(chǔ)。
　　 2、應(yīng)用PRISM理論,研究了具有復(fù)雜苯環(huán)結(jié)構(gòu)的無規(guī)聚苯乙烯分子內(nèi)各基團(tuán)間相互關(guān)系,提出了基

3、于六個相互作用點(diǎn)的自由連接鏈模型,描述了聚苯乙烯分子內(nèi)各作用點(diǎn)間直接相互作用及不同分子間的相互關(guān)系,進(jìn)而從分布函數(shù)角度刻畫了整個體系的精細(xì)微觀結(jié)構(gòu)和相關(guān)熱力學(xué)性質(zhì)。
　　 3、基于高分子鏈構(gòu)象統(tǒng)計理論,充分考慮了分子鏈內(nèi)作用點(diǎn)的物理特性(直徑、鍵長、鍵角、相互作用能、鍵能等),利用生成矩陣方法并結(jié)合Koyama分布函數(shù),建立了具有復(fù)雜苯環(huán)結(jié)構(gòu)的無規(guī)聚苯乙烯分子內(nèi)相關(guān)函數(shù)的半自由鏈模型；根據(jù)分子內(nèi)與分子間各基團(tuán)間相互關(guān)系,描述了整

4、個體系的微觀結(jié)構(gòu)和X.光散射強(qiáng)度等性質(zhì)。在整個理論模型建立及求解過程中,無需引入任何經(jīng)驗(yàn)參數(shù),為高分子積分方程理論深入研究復(fù)雜高分子體系的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)提供了新的思路和手段。
　　 4、應(yīng)用上述半自由鏈模型,建立并求解了小分子一聚合物體系的PRISM方程,獲得了小分子在高分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)分布；結(jié)合定標(biāo)粒子理論,由結(jié)構(gòu)分布導(dǎo)出了小分子一聚合物體系新的狀態(tài)方程,計算了不同氣體在聚苯乙烯中的吸附量,分析了高壓下二氧化碳所誘導(dǎo)的聚苯乙烯

5、的膨脹性質(zhì),計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相吻合,這在一定程度上拓展了PRISM理論的適用范圍,為其進(jìn)一步向工程應(yīng)用轉(zhuǎn)化奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 5、采用多作用點(diǎn)半自由鏈模型,結(jié)合生成矩陣法及Koyama分布函數(shù),對含氫鍵締合作用的聚合物中靜電作用,建立了靜電長程重整化處理方法,描述了聚乙二醇水溶液的微觀結(jié)構(gòu),為深入研究氫鍵締合作用對復(fù)雜聚合物結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響創(chuàng)造了必要條件。
　　 6、提出了描述高分子的3D-PRISM理論,給出了